Stern M31-2014-DS1 kollabiert direkt zu einem Schwarzen Loch

M31-2014-DS1 ist ein massereicher, wasserstoffarmer Übergiese in der Andromeda-Galaxie, der im Jahr 2014 im mittleren Infrarotbereich aufleuchtete und bis 2023 im sichtbaren Licht um den Faktor 10.000 verblasste, bis er schließlich nicht mehr nachweisbar war. Beobachtungen deuten darauf hin, dass sein Kern bei einer fehlgeschlagenen Supernova direkt zu einem stellaren Schwarzen Loch kollabierte, wobei lediglich ein schwaches Infrarotleuchten des umgebenden Staubs und Gases zurückblieb. Dieses „astronomische Einhorn“ liefert den bisher stärksten Beobachtungsbeleg für einen Stern, der eine kataklysmische Explosion überspringt, um in seinen endgültigen Entwicklungszustand überzugehen.

Die Entdeckung, die am 12. Februar 2026 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, geschah zufällig während einer breit angelegten Untersuchung der Andromeda-Galaxie. Der Hauptautor und Astrophysiker Kishalay De, Professor an der Columbia University und Forscher am Flatiron Institute, beabsichtigte ursprünglich, Sterne im Infrarotlicht zu untersuchen. Stattdessen stieß sein Team auf ein ungewöhnliches stellares Objekt, das heller wurde, bevor es in völliger Unsichtbarkeit verschwand, was eine jahrzehntelange Untersuchung über die Natur des Sterntods und die Entstehung Schwarzer Löcher auslöste.

Warum explodierte dieser Stern nicht als Supernova und bildete stattdessen ein Schwarzes Loch?

Der Stern explodierte nicht als Supernova, da seine neutrinogetriebene Schockwelle zu schwach war, um die äußere Hülle abzustoßen, was dazu führte, dass der Kern unter der Schwerkraft nach innen kollabierte. Als wasserstoffarmer Stern mit einer Anfangsmasse von etwa 13 Sonnenmassen kam es zu einem Stillstand der Kernfusion, was zu einer direkten Implosion in ein Schwarzes Loch ohne den typischen Supernova-Ausbruch führte. Dieses Phänomen wird von Astronomen oft als „fehlgeschlagene Supernova“ bezeichnet.

Standardmodelle der Sternentwicklung legen nahe, dass massereiche Sterne ihr Leben in einer blendenden Explosion beenden sollten, die als Supernova bekannt ist und schwere Elemente im Kosmos verteilt. Im Fall von M31-2014-DS1 reichte der vom Kern erzeugte Innendruck jedoch nicht aus, um die immense Gravitationskraft seiner eigenen Masse zu überwinden. Anstatt einer gewaltigen Eruption nach außen wurden die Schichten des Sterns praktisch von der entstehenden Singularität verschluckt – ein Prozess, der unsere derzeitige Einschätzung darüber infrage stellt, wie viele Schwarze Löcher im lokalen Universum existieren.

Laut De zeigte der Stern vor seinem Verschwinden etwas, das er als „letzten Atemzug“ beschreibt. Als der Stern sich seinem Ende näherte, stieß er seine äußeren Schichten ab, was zu einem vorübergehenden Helligkeitsanstieg im Infrarotspektrum führte. Diese spezifische Signatur – ein Infrarot-Aufleuchten gefolgt von einem totalen optischen Blackout – dient nun als Wegweiser, um andere Sterne zu identifizieren, die einen direkten Kollaps in ein Schwarzes Loch ohne das traditionelle Feuerwerk einer Supernova erleben.

Wie bestätigten die Forscher das Verschwinden von M31-2014-DS1?

Die Forscher nutzten langjährige Archivdaten der NEOWISE-Mission der NASA und des Hubble-Weltraumteleskops, um den plötzlichen Übergang des Sterns von einem sichtbaren Übergiesen zu einem verschwundenen Objekt zu verfolgen. Durch die Analyse von Infrarot- und Optikaufzeichnungen aus einem Jahrzehnt konnten sie alternative Theorien wie die Verdeckung des Sterns durch wandernde Staubwolken ausschließen. Die Daten zeigten einen dauerhaften Verlust der Leuchtkraft über mehrere Wellenlängen hinweg, was einen totalen strukturellen Kollaps bestätigte.

Die Studie profitierte von der Nähe der Andromeda-Galaxie, die sich etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Da die Galaxie unsere nächste Nachbarin ist, waren die Beobachtungen deutlich heller und einfacher zu untersuchen als bei früheren Kandidaten für fehlgeschlagene Supernovae. Diese Nähe erlaubte es dem Team, eine umfassende Geschichte des Sterns zu rekonstruieren, was Daniel Holz, Astrophysiker an der University of Chicago, damit verglich, „Babyfotos“ eines kosmischen Ereignisses im Nachhinein zu finden.

• NASA NEOWISE: Lieferte kritische Daten im mittleren Infrarotbereich, die die letzten thermischen Signaturen des Sterns zeigten.
• Hubble-Weltraumteleskop: Bestätigte das Fehlen des Sterns im sichtbaren Licht nach 2023.
• Bodengebundene Observatorien: Überwachten die Andromeda-Galaxie auf plötzliche Veränderungen in den Sternpopulationen.

Die Methodik konzentrierte sich auf das Infrarot-Aufleuchten, das mit dem Abstoßen der Sternhülle einhergeht. Indem das Team nach diesen Signaturen für ein „Scheitern“ suchte, anstatt nach den hellen Blitzen traditioneller Supernovae, entdeckte es, dass es Formationen von Schwarzen Löchern identifizieren konnte, die sonst unbemerkt geblieben wären. Dieser Methodenwechsel deutet darauf hin, dass sich viele Schwarze Löcher direkt vor unseren Augen verbergen könnten, da sie sich im Laufe der Galaxiengeschichte lautlos gebildet haben.

Werden JWST-Beobachtungen die Bildung des Schwarzen Lochs bestätigen?

JWST-Beobachtungen wurden im Rahmen der veröffentlichten Ergebnisse noch nicht offiziell bestätigt, obwohl die hochempfindlichen Infrarotinstrumente des Teleskops ideal dafür geeignet sind, ein verbleibendes thermisches Glühen aufzuspüren. Während die aktuellen Beweise von NEOWISE und Hubble starke indirekte Hinweise auf ein Schwarzes Loch liefern, bleibt die direkte Bestätigung durch den Nachweis einer Akkretionsscheibe oder von Restwärme aus dem umgebenden Gas ein Ziel für künftige Studien. Das James-Webb-Weltraumteleskop könnte den endgültigen Beweis liefern, der erforderlich ist, um den Fall abzuschließen.

Die Rolle des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) in diesem Bereich ist transformativ, da seine Fähigkeit, durch kosmischen Staub zu blicken, es Wissenschaftlern ermöglicht, Dinge zu sehen, die optische Teleskope nicht erfassen können. Bei M31-2014-DS1 könnte das JWST potenziell die „sterbende Glut“ des Sterns nachweisen – die schwache Wärme, die von dem Gas und Staub abgestrahlt wird, der nicht in den Ereignishorizont gefallen ist. Das Auffinden dieser spezifischen Infrarotsignatur würde einen beispiellosen Einblick in die unmittelbaren Folgen eines direkten Kollapses ermöglichen.

Trotz des Fehlens aktueller JWST-Daten im ersten Bericht bleibt die wissenschaftliche Gemeinschaft optimistisch. Aufgrund der zufälligen Natur der Entdeckung sind die Koordinaten von M31-2014-DS1 nun hochprioritäre Ziele für die Deep-Space-Bildgebung. Die Bestätigung der Existenz eines stillen, stellaren Schwarzen Lochs an der Stelle, an der einst ein massereicher Stern stand, würde Jahrzehnte theoretischer Physik bezüglich der Massegrenzen stellarer Stabilität bestätigen.

Welche weiterreichenden Auswirkungen ergeben sich für die Entwicklung Schwarzer Löcher?

Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass das Spektrum der Sterne, die sich in Schwarze Löcher verwandeln können, wesentlich breiter ist als bisher in der wissenschaftlichen Gemeinschaft angenommen. Es wurde festgestellt, dass M31-2014-DS1 zum Zeitpunkt seines Todes etwa die fünffache Masse der Sonne besaß – was etwa der Hälfte der Größe entspricht, die aktuelle Modelle normalerweise für einen Kandidaten für einen direkten Kollaps erwarten. Dieser Befund impliziert, dass auch kleinere, weniger massereiche Sterne die Supernova-Phase überspringen könnten.

Die Auswirkungen auf die Sternentwicklungsmodelle sind erheblich. Wenn ein größerer Prozentsatz der Sterne direkt zu Schwarzen Löchern kollabiert, erklärt dies das Problem der „fehlenden Supernovae“, bei dem Astronomen weniger Explosionen beobachten, als die Anzahl der massereichen Sterne, die aus dem Blickfeld verschwinden, vermuten ließe. Es bedeutet auch, dass die Gesamtpopulation der Schwarzen Löcher in Galaxien wie der Milchstraße und Andromeda deutlich höher sein könnte als bisher geschätzt.

Die künftige Forschung wird sich nun darauf konzentrieren, mehr dieser „astronomischen Einhörner“ in nahen Galaxien zu identifizieren. Durch die Überwachung des Infrarotspektrums auf plötzliche Flares gefolgt von einer dauerhaften Verdunkelung hoffen Astrophysiker, eine genauere Bestandsaufnahme der geheimnisvollsten Objekte des Universums zu erstellen. Wie Kishalay De anmerkte, weist uns diese Forschung „den Weg zu einer völlig neuen Methode, das Verschwinden von Sternen zu identifizieren“, und stellt sicher, dass die stille Geburt eines Schwarzen Lochs nicht länger unbemerkt bleibt.